دانشگاه سیستان و بلوچستان

پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران – گرایش سازه

 عنوان:

مقایسه سطح اطمینان قاب های فولادی مهاربندی همگرا طراحی شده با ضوابط مبحث دهم

 استاد راهنما:

دکتر سید روح ا… موسوی

استاد مشاور:

مهندس آرش پارسا صدر

  بهمن ماه‌ 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده:
عملکرد ساختمان در حین زلزله به عوامل بسیاری بستگی دارد، در نتیجه پیش­بینی عملکرد لرزه‌ای سازه‌ها، به عنوان بخشی از طراحی یا ارزیابی بایستی چه صریحاً و چه ضمناً  مد نظر قرار گیرد. پیش­بینی پاسخ لرزه‌ای سازه بسیار پیچیده می باشد، که این امر نه تنها به دلیل تعداد زیاد عوامل دخیل در عملکرد بلکه به سبب پیچیدگی رفتارهای فیزیکی نیز می­باشد. به علاوه به دلیل عدم دقت کافی برای شبیه‌سازی دقیق رفتار فیزیکی، و همچنین عدم در دست داشتن دانش در ارائه تعریفی دقیق از ویژگی­های سازه و طبیعت تغییر پذیر زلزله‌های آتی، پیش بینی عملکرد لرزه‌ای خود به خود مشمول عدم قطعیت‌های چشمگیری می گردد. این عدم قطعیت‌های ذاتی در پیش بینی بارگذاری­ها و پاسخ‌های احتمالی آینده تنها مختص رفتار لرزه‌ای نیست و به بسیاری از این موضوعات کم و بیش در آیین نامه‌های جاری از طریق بهره گیری از فاکتورهای بارگذاری و مقاومت تصریح شده می باشد.
در مهندسی زلزله براساس عملکرد برای ارزیابی عملکرد سازه لازم می باشد ظرفیت و نیاز لرزه‌ای آن تعیین گردد. با در نظر داشتن پیشرفت‌های اخیر در زمینه تحلیل‌های کامپیوتری، امروزه امکان بهره گیری از آنالیزهای دینامیکی غیرخطی برای رسیدن به این مقصود میسر می باشد. در این روش پاسخ سازه با در نظر گرفتن رفتار غیرخطی مصالح و رفتار غیرخطی هندسی سازه تحت اثر زلزله مشخص تعیین می گردد. در سالهای اخیر روش طراحی بر اساس ظرفیت و تقاضا مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته می باشد که باتوجه به قابلیت اظهار در قالب احتمالاتی می‌تواند برای تعیین سطح اطمینان و بهبود عملکرد سازه‌ها مورد بهره گیری قرار گیرد.
هدف از این پژوهش مقایسه سطح اطمینان قاب‌های فولادی مهار‌بندی همگرا طراحی شده با ضوابط مبحث دهم (سال‌های 1384 و 1387) می باشد. با در نظر داشتن تحقیقات گذشته سطح اطمینان برای تحلیل عملکرد سازه ، در آغاز طراحی قاب های مورد مطالعه(5 ، 8 و11) با نرم افزارEtabs انجام و روی مقاطع طراحی شده، درنرم افزارOpenSees تحلیل دینامیکی غیر خطی فزاینده(IDA)صورت گرفته و سپس با بهره گیری از دستورات آیین نامه FEMA351 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان دهنده‌ی این مطلب می باشد که سطح اطمینان در سیستم‌های مهاربندی شده هم محوری فولادی با ضوابط مبحث دهم سال 1384 بیش از سیستم‌های مهاربندی شده هم محوری فولادی با ضوابط مبحث دهم سال 1387 می‌باشد.
کلمات کلیدی: عملکرد سازه  – سطح اطمینان –  مهار‌بندی همگرا  –  تحلیل دینامیکی غیر‌خطی فزاینده
فهرست مطالب
عنوان                                                  صفحه
فصل اول: مقدمه.. 1
1-1- مقدمه.. 2
1-2- اظهار مسئله و لزوم مطالعه موضوع.. 2
1-3- هدف پژوهش.. 3
1-4- فرضیات پژوهش.. 3
1-5- روش انجام پژوهش.. 4
1-6- سازماندهی مطالب پایان نامه.. 4
فصل دوم: مطالعه سیستمهای مهاربندی همگرا (با بادبندی ضربدری)وضوابط آیین نامه ای.. 6
2-1- مقدمه.. 7
2-2- مرور تاریخچه طراحی بادبندهای CBF و فلسفه طراحی لرزه‌ای   7
2-3- انواع بادبندهای  X شکل.. 14
2-3-1- از نظر مقاومتی.. 15
2-3-2- تقسیم بندی از نظر شکل پذیری.. 16
2-3-3- رفتار هسیترزیس بادبندی‌های X شکل.. 17
2-3-4- تشریح رفتار سیکلی غیر‌ارتجاعی.. 18
2-3-5- اثر لاغری بر منحنی هسیترزیس بادبندهای  X شکل.. 20
2-4- مطالعه تفاوت ضوابط آیین نامه مبحث دهم در ویرایش سال 84 و 87 در بادبندها .. 23
فصل سوم: مفاهیم روش طراحی بر مبنای عملکرد و روش تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) 26
3-1- طراحی بر مبنای عملکرد.. 27
3-1-1- مفهوم طراحی لرزه‌ای بر اساس عملکرد.. 27
3-1-2- سطوح عملکرد.. 29
3-2- روش تحلیل دینامیکی فزاینده (IDA) 31
3-2-1- معرفی روش تحلیل دینامیکی فزاینده.. 32
3-2-2- مبانی روش IDA.. 33
3-2-3- پارامتر مقیاس.. 34
3-2-4- شاخص شدت مقیاس حرکت زمین.. 34
3-2-5- شاخص خسارت.. 35
3-2-6- منحنی IDA یگانه.. 35
3-2-7- مفهوم ظرفیت و مقاومت نهایی در منحنی‌های IDA یگانه   41
3-2-8- منحنی IDA چندگانه . 44
3-2-9- تعریف شرایط حدی روی یک منحنی IDA.. 46
3-2-10- اختصار سازی IDAها  .. 47
3-3- سودبردن از داده ها.. 49
فصل چهارم: کلیاتی در مورد عدم قطعیت و سطح اطمینان سازه‌ها   51
4-1- مقدمه.. 52
4-2- عدم قطعیت.. 52
4-3- عدم قطعیت‌های موجود در سازه و تاریخچه آن.. 53
4-4- منابع عدم قطعیت‌ها.. 54
4-4-1- زمان.. 55
4-4-2- محدودیت آماری.. 55
4-4-3- مدل سازی.. 55
4-4-4- متغیرهای تصادفی.. 56
4-4-5- خطاهای انسانی.. 56
4-5- منابع عدم قطعیت در تعیین عملکرد سازه.. 57
4-5-1- منابع عدم قطعیت در ظرفیت سازه.. 57
4-5-2- منابع عدم قطعیت در تقاضا سازه.. 58
4-6- قابلیت اطمینان و لزوم مطالعه آن.. 58
4-6-1- خرابی و احتمال خرابی.. 60
4-6-2- تابع شرایط حدی و شاخص قابلیت اطمینان.. 61
4-7- سطح اطمینان سازه وتاریخچه آن.. 66
4-8- محاسبه سطح اطمینان.. 67
4-8-1- پارامتر اعتماد . 67
4-8-2- پارامتر خطرk. 68
4-8-3- پارامترتقاضا γ و aγ. 68
4-8-4- پارامتر ظرفیت φ. 71
4-9-  ارزیابی اعتماد.. 72
فصل پنجم: مدل سازی و مقایسه­ی نتایج.. 74
5-1- مقدمه.. 75
5-2- مدل سازی.. 76
5-2-1- تشریح.. 76
5-2-2- کنترل ضوابط.. 78
5-3- تحلیل مدل مورد مطالعه.. 83
5-3-1- تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده (IDA) 84
5-3-2- شتابنگاشت‌های موردبررسی.. 85
5-3-3- مراحل انجام تحلیل.. 86
5-3-4- نتایج حاصل از تحلیل IDA.. 86
5-4- قابلیت اعتماد.. 90
5-4-1- محاسبه پارامتر‌های تقاضا.. 90
5-4-2- محاسبه پارامترهای ظرفیت.. 91
5-4-3- پارامترهای اعتماد سازه.. 93
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات.. 96
6-1- مقدمه.. 97
6-2- نتیجه‌گیری.. 97
6-3- پیشنهاداتی برای مطالعات آتی:.. 99
مراجع.. 100
 
 
 
فهرست جدول­ ها
عنوان                                                          صفحه
جدول3-1. ظرفیت‌های اختصار شده برای هریک از حالت‌های حدی عملکردی   48
جدول4-1. مقادیر پیش فرض شیب لگاریتمی منحنی خطر k برای خطر‌های احتمالی لرزش خاک.. 68
جدول4-2. عدم قطعیت لگاریتمی پیشفرض   برای روش های مختلف واکاوی   70
جدول4-3. فاکتورهای بی نظمی پیشفرض … 71
جدول5-1. مشخصات فولاد مصرفی.. 77
جدول5-2. بار مرده وزنده طبقات.. 77
جدول5-3. ضریب برش پایه ساختمان ها.. 79
جدول5-4. مشخصات شتابنگاشت‌های بهره گیری شده در واکاوی دینامیکی   85
جدول5-5. مقایسه پریود سازه مدل شده در Etabs و OpenSees برای قاب 11 طبقه   86
جدول5-6. تقاضا و عدم قطعیت‌های موجود.. 91
جدول5-7. ظرفیت و عدم قطعیت‌های موجود.. 93
جدول5-8. پارامتر‌های اطمینان.. 95
 
 
 
فهرست شکل­ها
عنوان                                                                   صفحه
شکل2- 1. اشکال مختلف بادبندهای همگرا.. 8
شکل2- 2.کمانش موضعی در بادبند.. 9
شکل2- 4. اعوجاج شدید تیر، بدون تکیه گاه جانبی در محل اتصال به بادبندهای شورون.. 10
شکل2- 5.گسیختگی اتصالات جوشی بادبندها.. 11
شکل2- 8. منحنی هیسترزیس بادبندهای X شکل فقط کششی.. 16
شکل2- 9. منحنی هیسترزیس بادبندهای X شکل با مقطع (دوبل نبشی)   17
شکل2- 10. الف ) بر اساس مدل تجربی . ب) بر اساس مدل عددی و تئوریکی   19
شکل2- 11. تعییر شکل اعضای بادبند.. 19
شکل2- 13. الف) بر اساس مدل تجربی  ب) بر اساس مدل عددی و تئوریکی   22
شکل2- 14.الف) بر اساس مدل تجربی ب) بر اساس مدل عددی.. 22
شکل3-1. نمونه‌ای از منحنی IDA یگانه برای یک سازه 30 طبقه با قاب خمشی فولادی با پریود 4 ثانیه.. 36
شکل3-2. منحنی‌های IDA برای یک سازه 5 طبقه با قاب فولادی مهاربندی شده که پریود اصلی آن 8/1 ثانیه می‌باشد.. 37
شکل3-3. منحنی‌های IDA برای هرکدام از طبقات یک ساختمان 5طبقه با قابفولادی مهاربندی شده مشخص شده با پریود اصلی برای 8/1 ثانیه.. 39
شکل3-4. احیاء مجدد سازه‌ای روی یک منحنی IDA برای یک قاب خمشی فولادی سه طبقه با دوره تناوب 3/1 ثانیه.. 39
شکل3-5. پاسخ شکل‌پذیری یک نوسانگر با پریود ) تحت مقیاس‌های مختلف یک زلزله جاری شدن زودهنگام در سطح زلزله بالاتر باعث شده می باشد که سازه مقدار پاسخ کمتری از خود نشان دهد.. 40
شکل3-6. قانون محدود کردن DM برای مشخص کردن ظرفیت یک سازه 3 طبقه با قاب خمشی فولادی.. 42
شکل3-7. منحنی‌های چندگانه IDA برای یک قاب خمشی فولادی 9 طبقه   44
شکل3-8. منحنی‌های چنداگانه IDA در برای 30 شتابنگاشت برای یک ساختمان 5 طبقه با قاب فولادی مهاربندی شده.. 45
شکل3-9. منحنی‌های 16% و 50% و 84% IDA در مقیاس لگاریتمی برای 20 شتابنگاشت برای یک ساختمان 5 طبقه با قاب فولادی مهاربندی شده با پریود اصلی 8/1 ثانیه.. 45
شکل3-10. حالات حدی، تعریف شده طبق منحنی IDA.. 46
شکل3-11. 20منحنی‌ IDA و ظرفیت‌های حدی مربوطه.. 47
شکل3-12. اختصار منحنی‌های IDA و ظرفیت‌های مربوطه در مقادیر 16% ، 50% و 84%   48
شکل3-13. بیشینه مقادیر چرخش برای تمام طبقات در چندین  ( ) Sa  50
شکل3-14. منحنی‌های IDA طبقات فرد برای رکورد شماره 1. 50
شکل4- 1. تابع چگالی احتمال خرابی.. 63
شکل4-2. شاخص قابلیت اطمینان هاسوفر- لیند Hasofer & Lind)).. 65
شکل5-1. پلان ساختمان طراحی شده.. 76
شکل5-2. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs. 80
شکل5-3. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs  بعدازاعمال ضریب B   80
شکل5-4. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs  بعد از اعمال وتشدید بار ویژه به ستون‌های اطراف بادبند.. 81
شکل5-5. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs. 81
شکل5-6. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs  بدون اعمال ضریب (B)   82
شکل5-7. مقاطع بدست آمده از تحلیل نرم افزار Etabs  بعد از اعمال وتشدید بار ویژه به ستون‌های اطراف بابند.. 82
شکل5-8. منحنی IDA حاصل از واکاوی دینامیکی غیر‌خطی فزاینده – 5 طبقه – 1387. 87
شکل5-9. منحنی IDA حاصل از واکاوی دینامیکی غیر‌خطی فزاینده – 5 طبقه – 1384. 88
شکل5-10. منحنی IDA حاصل از واکاوی دینامیکی غیر‌خطی فزاینده – 8 طبقه – 1384. 88
شکل5-11. منحنی IDA حاصل از واکاوی دینامیکی غیر‌خطی فزاینده – 8 طبقه – 1387. 88
شکل5-12. منحنی IDA حاصل از واکاوی دینامیکی غیر‌خطی فزاینده – 11 طبقه – 1384. 89
شکل5-13. منحنی IDA حاصل از واکاوی دینامیکی غیر‌خطی فزاینده – 11 طبقه – 1387. 89
 
 
 
 
 
 
 
فهرست علائم

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار کارشناسی ارشد مهندسی عمران : برنامه ریزی ارزیابی نگهداری و ارتقا سیستم سازه ای پلک های دسترسی در بنادر

علامت نشانه
R ضریب رفتار سازه
ضریب تغییر شکل پلاستیک
K ضریب طول موثر
B ضریب اصلاحی لاغری بادبند
ضریب تشدید نیروی زلزله
نسبت انحراف بین طبقه ای ماکزیمم
اولین دوره تناوب از مواد اول سازه
شتاب طیفی
احتمال خرابی
متغیر تصادفی
G(x) تابع شرایط حدی
f(x) تابع چگالی احتمال
ضریب جرم مودی برای اولین مود طبیعی
پارامتر اعتماد
فاکتور متغیر تقاضا
فاکتورعدم قطعیت واکاوی
     پارامتر ظرفیت
C ظرفیت سازه
D تقاضای سازه
K پارامتر خطر (شیب لگاریتمی  منحنی خطر)
انحراف استاندارد لگاریتم های طبیعی پارامتر تقاضا
b ضریب اندازه افزایش تقاضا
CB ضریب بی نظمی
انحراف استاندارد لگاریتمی در پیش بینی تقاضا
فاکتور ظرفیت از نقطه نظر تصادفی بودن
فاکتور ظرفیت از نقطه نظر عدم قطعیت
انحراف استاندارد لگاریتم های طبیعی پارامتر ظرفیت
انحراف استاندارد لگاریتم های طبیعی در پیش بینی ظرفیت
kx متغیر استاندارد نشای ناشی از احتمال X
انحراف استاندارد
DL بار مرده
LL بار زنده
L(m) طول دهانه قاب
C ضریب برش پایه
I ضریب اهمیت ساختمان
A شتاب مبنای طرح
B ضریب بازتاب ساختمان
T(s) زمان تناوب سازه های مهاربندی شده
Fy(kg/cm2) تنش حد تسلیم فولاد
W بارمرده ساختمان به علاوه قسمتی از بار زنده مورد نظر
h ارتفاع طبقه از روی تراز پایه
Es(kg/cm2) ضریب مدول الاستیسیته فولاد
g(kg/cm2) شتاب ثقل
Sd جابجایی طیفی
H(m) ارتفاع کل ساختمان
Fa(kg/cm2) تنش فشاری مجاز
Fas(kg/cm2) تنش فشاری مجاز مهار بند

 
 
 
 

فصل اول

  مقدمه

 
 

1-1- مقدمه

امروزه سیستم مهاربندی همگرا، متداول‌ترین سیستم سازه‌ای برای مقابله با بار‌های لرزه‌ای در ساخت و سازهای فولادی می­باشد و بهره گیری از آن به دلیل صرفه اقتصادی، طرح و اجرای آسان روز به روز رواج بیشتری می­یابد. تمایل مهندسین به بهره گیری از این سیستم پس از زمین لرزه (1994) Northridge و خسارت­های غیر‌منتظره­ای که در جریان آن به قاب­های خمشی فولادی وارد آمد، به گونه چشمگیری در سراسر دنیا افزایش یافته می باشد. ضوابط طراحی لرزه­ای قاب­های مهاربندی­شده همگرا، در دهه گذشته تغییرات زیادی یافته می باشد. آیین­نامه­های ساختمانی پیش از (1994) UBC، با قاب­های مهاربندی شده همگرا مانند خرپاهای الاستیک رفتار می­کردند. در این آیین نامه­ها، کوشش می­گردید تا با محدود کردن لاغری و کاهش مقاومت فشاری مهاربند از کمانش آن جلوگیری گردد. در نتیجه سازه­هایی که با بهره گیری از این آیین­نامه­ها طراحی می­گردید، از شکل پذیری محدودی برخوردار بودند. [1]
در سال­های اخیر روش “مهندسی زلزله بر اساس سطح عملکرد” توسعه زیادی یافته و پیشرفت­های بزرگی در تحلیل خطر لرزه­ای، شبیه­سازی رفتار لرزه­ای و ارزیابی عملکرد لرزه­ای سازه­ها ایجاد شده می باشد. پس با در نظر داشتن کاربرد گسترده سیستم مهاربندی همگرا در ساخت و ساز­ها و نگرانی­های زیادی که درمورد عملکرد این سیستم هست. ارزیابی عملکرد لرزه­ای سیستم مهاربندی همگرا با بهره گیری از روش­های جدید، ضروری به نظر می­آید.
 

1-2- اظهار مسئله و لزوم مطالعه موضوع

در مبحث دهم سال 1384 ضوابط مربوط به طراحی بادبندها مطابق1997 UBC می باشد[2]که در آن تنش مجاز فشاری بر اساس لاغری با ضریب B اصلاح می گردد.در حالی‌که این ضریب در مبحث دهم سال 1387 وجود ندارد و تأثیر لاغری در ضوابط لرزه‌ای بادبندها وارد نشده می باشد. همچنین، ترکیب بارهای تشدید یافته (ویژه) در دو نسخه سال‌های 1384 و 1387 مبحث دهم متفاوت می‌باشد که در مکانیزم مفصل شدن ستون‌های اطراف مهاربند و همچنین ترتیب مفصل‌ها تأثیر گذار می باشد[3و4].
در این آیین نامه‌ها کوشش می‌گردید تا با محدود کردن لاغری و کاهش تنش مجاز فشاری مهاربند، از کمانش در سیکل‌های رفت و برگشتی زلزله جلوگیری گردد، در نتیجه این سازه‌ها از شکل‌پذیری محدودی برخوردار بودند که این امر در ضوابط لرزه‌ای آیین نامه‌های جدید رعایت نشده و باعث افزایش تنش مجاز فشاری بادبندها و تأثیر در مکانیزم مفصل شدن ستون‌های اطراف مهاربند شده که به نظر می‌رسد سطح اطمینان در حالت اول بیشتر از حالت دوم می‌باشد که این موضوع مستلزم به انجام پژوهش می‌باشد.
تعداد صفحه : 131
قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

دسته‌ها: عمران